JPH07988B2 - 地山固結工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トンネルの穿設工事等において、軟弱な地
山を固結用薬液により堅固な地山に改善する地山固結工
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、軟弱な、または破砕された地山等の地層帯で
行うトンネル穿設工事においては、穿設の第１段階で
は、パイプルーフ工法を用いて、地山を強化することが
行われている。このパイプルーフ工法は、第８図および
第９図に示すように鎖線ＡおよびＢで示す地山２の掘削
予定面（第８図において、鎖線Ｃはトンネルの穴部を示
しており、鎖線ＡとＣで囲まれる部分はコンクリート層
に形成される）の外周に沿つて、長尺管１を地山２の奥
部に向かつて埋設し、トンネル形状に合つたルーフを形
成することにより、掘削による地山２のゆるみや地表面
の変形を防止するとともに、安全な掘削作業を可能にす
るものである。すなわち、この工法は、まず、長尺管１
内に、同軸的にドリル駆動軸を入れてその先端にドリル
刃を取り付け、このドリル刃で地山２に孔を開けながら
その孔内に長尺管１を押し込み、地山２に長尺管１を埋
設する（第４図参照）。ついで、長尺管１からドリル刃
およびドリル駆動軸を取り出し、今度は、セメントミル
ク吐出管（図示せず）を長尺管１内に同軸的に入れる。
そして、そのセメントミルク吐出管の先端からセメトミ
ルクを吐出し、長尺管１内を先端から所定の距離だけ、
セメントミルクで充満させ、ついで硬化させる。つぎ
に、上記セメントミルク吐出管を引つ張つて少し後退さ
せ、上記セメントミルク硬化物が詰まつた部分より少し
手前の部分を同様にしてセメントミルク硬化物で埋め
る。このようにして順次セメントミルクを吐出硬化さ
せ、長尺管１の内部を硬化セメントで埋めて長尺管１を
一種のセメント製柱状に形成し、それを複数本地山２中
に並べることにより、地山２を強化する方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記工法では、セメントミルク吐出管を
手前に引きながら、セメントミルクを吐出硬化させなけ
ればならないため、作業が煩雑である。また、最近で
は、硬化が早く、高強度を有することから膨張硬化性薬
液等の薬液用いた工法も行われているが、上記工法にこ
のような薬液を用いると、硬化が早いため途中で吐出管
が抜けなくなるというような事態を招く。したがつて、
上記のような速硬性の薬液を用いることはできず、高強
度の補強は不可能である。また、長尺管と長尺管の間の
地山の補強は不可能であり、これも、地山が砂質からな
るときには大きな問題になつている。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、作
業が容易で、かつ速硬性の固結用薬液を使用することが
でき、さらに長尺管間の地山も連続的に固結できる地山
固結工法の提供をその目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の地山固結工法
は、地山に穿設した長孔内に、周壁孔開き長尺管を挿嵌
固定し、この長尺管内に、長手方向に所定間隔で袋体が
設けられ、かつ周壁に穿設された孔部によつて上記袋体
と内部とが連通している隔壁形成管を挿入するととも
に、上記隔壁形成管の隣合つた２個の袋体の間にそれぞ
れ先端開口を位置決めするようにして複数の吐出管を挿
入し、上記隔壁形成管内に膨張硬化性薬液を圧入し、こ
れを上記袋体内に吐出し硬化させることにより上記長尺
管内に膨張した上記袋体からなる複数の隔壁を形成し、
その状態で、上記複数の吐出管の先端開口から固結用薬
液を吐出して上記複数の隔壁で区切られる各空間内に充
満させたのち、さらに上記長尺管の周壁孔から長尺管外
周の地山内に浸透硬化させ、上記長尺管内および長尺管
外周の地山にに固結領域を形成するという構成をとる。

〔作用〕

すなわち、この発明の地山固結工法では、地山に穿設し
た長尺内に長尺管を挿嵌固定し、この長尺管内に、隔壁
形成管を介して膨張硬化性薬液を送り込み、これを隔壁
形成管に所定間隔で設けられた袋体内に入れ袋体を膨張
させた状態で硬化させることにより隔壁を形成し上記長
尺管内を複数の空間に区分し、その状態で、各空間内
に、複数の吐出管から固結用薬液を圧入するようになつ
ている。したがつて、上記長尺管内の各空間に固結用薬
液を略同時に吐出できるようになり、従来例のように、
吐出管を長尺管から引き抜きながら作業を行う必要がな
くなる。その結果、補強作業等が容易になると同時に、
速硬性の固結用薬液を使用することができるようにな
り、施工時間の大幅な短縮が可能になる。また、上記長
尺管は内部が隔壁で区切られ各空間に分かれているた
め、固結用薬液の圧入により各空間内の圧力上昇が急激
に生じ、それによつて固結用薬液は上記空間に充満した
のち、長尺管の周壁に設けられた周壁孔から外部へ吐出
され、地山に浸透してそこで硬化する。したがつて、長
尺管内だけでなく、長尺管の周囲の地山にも固結領域が
形成され長尺管と長尺管の間の地山の部分の補強がなさ
れるようになり、従来のセメントミルクを用いたパイプ
ルーフ工法よりも、より強固な地山の固結が行われるよ
うになる。また、隔壁の形成が、通液性の袋体内に膨張
硬化性薬液を送り込み、これを膨張硬化させることによ
り行われるため、作業が極めて容易になるとともに、長
尺管に、例えば変形等が生じたとしても、その形状に追
従して隔壁が形成されるようになり、長尺管の内周面に
応じた隔壁の形成が可能になる。

つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳しく説明す
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例に使用する金属製の長尺管
５を示しており、第２図はその内部に配設する隔壁形成
管６を、第３図は吐出管７をそれぞれ示している。上記
長尺管５は、外径が115mm,内径が100mmで、全長が略30m
（図は一部だけを示している）に設定されており、長手
方向に沿つて5m間隔で、それぞれ円周に沿つて一定間隔
で４個（図示では２個しか見えない）の注出孔８が穿設
されている。上記隔壁形成管６は、外径が10mm,内径が8
mmの金属パイプ材で構成されており、長手方向に沿つて
5m間隔で穴部が穿設されその穴部の縁部に短筒状の突起
９が突設されている。10は上記突起９および隔壁形成管
６の先端部に、開口部を覆うようにして取り付けられた
柔軟な布製の二重袋であり、耐圧が10kg/cm²程度に設定
されている。上記吐出管７は、外径が12mm,内径が10mm
の金属パイプ材で構成され、先端が吐出孔に形成されて
いる。この吐出管７は、６本で一組（１本しか図示して
いない）になつており、それぞれの長さが5mづつ異なる
（最長のものの長さが28m,最短のものの長さが3m）よう
に設定されている。

上記長尺管５等を用いての地山の固結は、つぎのように
して行われる。すなわち、まず、第４図に示すように、
長尺管５の中に同軸的にドリル駆動軸11を入れ、その先
端にドリル刃12を取り付けるとともに、後端に駆動装置
（図示せず）を取り付ける。ついで上記駆動装置を作動
させることにより、ドリル刃12を回転させて地山２に長
孔13を開けながらその長孔13内に、孔が開いた分だけ長
尺管５を押し込み、これを続けて地山２に長尺管５を埋
設する。つぎに、その状態の長尺管５からドリル刃12お
よびドリル駆動軸11を取り出し、今度は、長尺管５内
に、隔壁形成管６を挿入しその二重袋10を長尺管５の長
手方向に沿つて隣合つた注出孔８間に位置決めする。つ
いで、６本の吐出管７を長尺管５内に挿入してそれぞれ
先端部を長尺管５の注出孔８に対応する位置に位置決め
し、第５図の状態にする。そして、隔壁形成管６および
それぞれの吐出管７の後端部に、ウレタン樹脂圧入ポン
プのホース（図示せず）を連結し、まず、上記ポンプか
ら隔壁形成管６内に、ウレタン樹脂からなる速硬性の固
結薬液を10kg/cm²以下の低圧で圧入する。ついで、固結
薬液が各二重袋10内に充満すると上記圧力が上昇する。
その時点で圧入を停止する。その結果、上記固結薬液
は、各二重袋10内に吐出され二重袋10内で発泡する。こ
れにより、二重袋10の内側の小さな袋が破裂するととも
に、外側の大きな袋内に発泡体が充満し膨張した状態で
硬化し、第６図に示すような隔壁部14に形成される。こ
の場合、上記袋が各吐出管７の周囲を囲うようにして膨
張していくため、上記隔壁部14と長尺管５の内周面との
間および隔壁部14と吐出管10の間は完全に閉塞された状
態になる。その状態で、上記吐出管７の根元側から上記
と同様の固結薬液を圧入し、これを各吐出管７の先端の
吐出孔から吐出させる。その結果、上記固結薬液は、隔
壁部14および長尺管５の周面で囲われる各空間部内に、
略同時に充満し、そののち、充満時の圧力および薬液の
化学反応による圧力によつて長尺管５の先端開口および
各注出孔８から長孔13内に吐出される。そして、さら
に、上記圧力により、地山２内に浸透してそこで硬化
し、第７図に示すように、長尺管５の内部にウレタン樹
脂の硬化部15を形成するとともに、地山２における長尺
管５の周囲の部分を固結領域16に形成する。このように
してウレタン樹脂の固結領域16を、地山２にアーチ状に
連続形式することにより、長尺管５および吐出管７等を
地山２内に残置したままで地山２の補強がなされる。

なお、上記実施例では、隔壁形成用に布製二重袋10を用
いているが、ゴム製、合成樹脂製等の膨張性を有する袋
体を用いてもよく、また袋体は一重でもよい。また、上
記実施例では、固結領域形成用の固結用薬液として、ウ
レタン樹脂からなる速硬性のものを使用しているが、こ
れに限定するものではなく従来例のようなセメントミル
クや水ガラス等を使用することもできる。また、各空間
部に送り込まれる固結用薬液の到達時間を考慮して、そ
れぞれの部分に硬化時間の異なる固結用薬液を圧入する
こともできる。これにより、各空間部毎に、その位置お
よび地質に合つた固結用薬液を送り込むことができるよ
うになり、より良好な地山の強化が行えるようになる。
さらに、吐出管７としては、金属パイプの外、ナイロン
チユーブ等の軟質の管を使用することもできる。また、
長尺管５の埋設により長孔13の穴崩れが防止されるた
め、予め、地山２の掘削予定面に複数の長孔13を穿設し
て長尺管５を挿嵌しておき、後日、固結用薬液の圧入作
業を行うこともできる。

〔発明の効果〕

この発明は、以上のようにして地山の固結補強を行うた
め、補強作業を極めて容易にできるとともに、速硬性の
固結用薬液を使用することができ作業時間の短縮化も実
現できる。また、長尺管内を狭く区分し、その各空間に
固結用薬液を吐出させるため、吐出された薬液は、その
圧力で注出孔から地山に浸透してそこで硬化する。その
ため、長尺管内だけでなく、長尺管の周囲の地山も固結
され、より強固な地山の補強をなしうる。さらに、隔壁
の形成が、隔壁形成管内に、膨張硬化性薬液からなる固
結薬液を圧入するだけの作業で行えるため、極めて容易
であるとともに、長尺管に変形等が生じていても、その
形状に袋体が追従するため良好な隔壁の形成が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いる長尺管の部分正面図、第２図
はその内部に配設される隔壁形成管に二重袋を取り付け
た状態を示す部分正面図、第３図は吐出管の部分正面
図、第４図，第５図，第６図および第７図は施工状態を
示す縦断面図、第８図および第９図は従来例の説明図で
ある。 ２……地山、５……長尺管、６……隔壁形成管、７……
吐出管、８……注出孔、10……二重袋、13……長孔、14
……隔壁部、15……硬化部、16……固結領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地山に穿設した長孔内に、周壁孔開き長尺
   管を挿嵌固定し、この長尺管内に、長手方向に所定間隔
   で袋体が設けられ、かつ周壁に穿設された孔部によつて
   上記袋体と内部とが連通している隔壁形成管を挿入する
   とともに、上記隔壁形成管の隣合つた２個の袋体の間に
   それぞれ先端開口を位置決めするようにして複数の吐出
   管を挿入し、上記隔壁形成管内に膨張硬化性薬液を圧入
   し、これを上記袋体内に吐出し硬化させることにより上
   記長尺管内に膨張した上記袋体からなる複数の隔壁を形
   成し、その状態で、上記複数の吐出管の先端開口から固
   結用薬液を吐出して上記複数の隔壁で区切られる各空間
   内に充満させたのち、さらに上記長尺管の周壁孔から長
   尺管外周の地山内に浸透硬化させ、上記長尺管内および
   長尺管外周の地山に固結領域を形成することを特徴とす
   る地山固結工法。